Titelmasterformat durch Klicken bearbeiten Substrateffizienz mit silierten Rüben und optimierten Technikeinsatz Desintegration PlurryMaxx 11.04.2013 1 1
Effizienzkriterien Substrateffizienz Energieeffizienz Flächeneffizienz Anlageneffizienz Ökoeffizienz Gesamt- Anlagen- Effizienz 11.04.2013 2 2
Ziele des UDR-System Substrateffizienz Energieeffizienz Flächeneffizienz Anlageneffizienz Ökoeffizienz. Erhöhung des spezifischer Methanertrag durch Aufkonzentrierung aktiver Biomasse. Ausnutzung der verdauliche ots. Konditionierung / Zerkleinerung im Durchflussverfahren. thermische Desinfektion im Durchflussverfahren. Flexible Substratkombinationen möglich. Reduzierung von Gärhilfsmitteln (Spurenelemente, Enzyme). Reduzierung des Eigenenergiebedarf (geringerer Rühraufwand). Effizientes Rührsystem (Anpassung an bestehendes System). Einsatz von Standardkomponenten (erhöhte Betriebssicherheit). Fehlermeldesystem. Minimaler Flächen-Footprint (geringster umbauter Raum) statt eines großen Nachgärers. Geringer Flächenverbrauch durch verbesserte Substratausnutzung. Methanertrag pro ha. ausgeglichene Humusbilanz durch verbesserte Ausgärung, geringere Restsäuren gegen Humusabbau. Bedienerfreundlichkeit. Einfache Stoffstromführung aufgrund geschlossenes System. Alarmmeldungen / Ferneinwahl / Service. Wartungsfreundlichkeit aufgrund biologischem Prinzip / Selbstregulierend. Verbesserung der Sauberkeit / Hygiene / Emission (Reduzierung des Geruchs). Erhöhung des Wirkungsgrades (elektrisch / thermisch) durch erhöhte Methanwerte. Deutliche Verbesserung der allgemeinen Akzeptanz.Reduzierung des CO2-Äquivalents (aufgrund erhöhter Substratausbeute und geringerer Eigenenergie).Verbesserung der Humusbilanz (durch verbesserte Ausgasung und weniger Restsäuren im Gärrest (<< 1.000 ppm).geringerer Wasserverbrauch (aufgrund der Substratreduzierung).Kein Methanschlupf (aufgrund geschlossenes System).Verbesserte Eigenenergiebilanz.Verbesserte Restwärmenutzung (Verstromung) 11.04.2013 3 3
UDR-Bionik-Fermenter Vorteile -Platzbedarf -Geringer Wärmebedarf -Geringer Energiebedarf -Bakterienrückführung (UDR-System) -Wiederkäuung = zusätzliche Desintegration 11.04.2013 4 4
Biofilm im UDR-Festbettreaktor Konventionell Ausschwemmreaktor Fest angesiedelt UDR-System 11.04.2013 5 5
Substratvorbehandlung Warum Substratvorbehandlung? ungenügende Substratausnutzung Betriebsprobleme bei Förderung und Durchmischung Vermehrter Einsatz von landwirtschaftlichen Reststoffen mit höheren Faseranteil Stroheinsatz möglich 11.04.2013 6 6
ots-potential mit Rübeneinsatz Quelle: Mähnert Mais mit stofflichen Grenzen Grenzen in Ablaufkonzentration Raumbelastung Substratflexibiltät Rübeneinsatz erlaubt höheren Anteil an Feststoffanteil der Co-Produkte Durch Rübeneinsatz wird Potential von faserigen Co-Substrate erst ermöglicht Einsatz von Desintegrationstechnik sinnvoll 11.04.2013 7 7
Versuchsbericht ATB aus 2008 Im Auftrag durch ATB 2008 11.04.2013 8 8
Aufkommen und Nutzung verschiedener landwirtschaftlicher Reststoffarten Quelle: DBFZ Report Nr. 13, 2012 11.04.2013 9 9
Maximierung der Substratausnutzung Vorbehandlung Oberflächenvergrößerung Auflösung von Schutzschichten (zusätzliches Potential) Aktive Biomasserückführung (UDR-System) evtl. zusätzliche Hydrolyse Problem: Energiebilanz 11.04.2013 10 10
Substrateffizienz Nutzung von Potentiale Maximal mögliche Steigerungsrate ist Substratabhängig Je mehr Lignin, desto größer das Steigerungspotenzial Quelle: IKTS 11.04.2013 11 11
Mechanischer Aufschluss am Beispiel Stroh Sinkschicht pumpfähig Schwimmschicht nicht pumpfähig Quelle: M. Kerkering 2011 FH Münster BIORES II 11.04.2013 12 12
Desintegrationstechniken Einteilung nach IKTS physikalisch Chemisch Mechanisch Thermisch Elektrisch Säure Scherung Prall Heißwasser Heißdampf Hochspannungsimpulse Lauge Oxidationsmittel biologisch Enzyme Pilzkulturen Kombinationen Druck Temperatur + Druck Quelle: IKTS 11.04.2013 13 13
Energiebedarf für 1 t Silage Quelle: IKTS + eigene Angaben 11.04.2013 14 14
Investitionskosten für 500 kw ohne Einbindung Quelle: IKTS + eigene Angaben 11.04.2013 15 15
Verbessertes Mischverhalten - Repowering Quelle: Fraunhofer IKTS Verbesserungen: Verbesserung der Viskosität Optimierung der Rührfähigkeit höhere Standzeiten der Pumptechnik geringerer Energiebedarf geringere Störanfälligkeit Reduzierung der Verweilzeiten Steigerung der Anlageneffizienz optim. Energieaufwand/Zerkleinerungsgrad Mögliche Probleme: Verkleinerung des nutzbaren Faulraumes Hoher Energiebedarf Betriebsstörungen zusätzliche Rührwerke limitierter Feststoffeintrag begrenzte Faulraumbelastung Repowering Überprüfung der Effizienzkriterien 11.04.2013 16 16
Zerkleinern in mehreren Phasen Feldhäcksler Bakteriell Fermenter Mechanisch PlurryMaxx Physikalisch Kavitation Biomasserückführung UDR-System Interne Rückführung innerhalb PlurryMaxx 11.04.2013 17 17
Hauptmaße PlurryMaxx 11.04.2013 18 18
Kavitationswirkung PlurryMaxx 3000 min -1 Zulauf Ablauf Rückführung PlurryMaxx Quelle: ingo jänich 1. Flüssigkeit reißt auf an winzigen Partikeln und gelösten Gasen 2. Kavitationsblase entsteht 3. Kavitationsblase wächst, Dämpfe strömen ins Vakuum 4. Beginnende Implosion 5. Flüssigkeitsstrahl entsteht 6. Flüssigkeitsstrahl durchbricht Blasenwand 11.04.2013 19 19
Aufbau PlurryMaxx Freie Lagerung Rückführung (Wiederkäuung) Wartungsfreundlich 11.04.2013 20 20
Restorganik nach 1. Vergärungsstufe Strohanteile Fasern Maiskörner 11.04.2013 21 21
Mais- und Strohreste Maiskörner + Fasern 11.04.2013 22 22
Nach dem Plurrieren Feinsämig 11.04.2013 23 23
Optimierung Messeraufnahme 11.04.2013 24 24
Versuchsreihen G R Messeraufnahme I Messeraufnahme II Gerade Messer Runde Messer 140 mm 160 mm 180 mm Drehzahl Stromaufnahme Ergebnis visuell 11.04.2013 25 25
UDR AnaerobFilter (AF) UDR-AnaerobFilter Aufkonzentrierung der Mikroorganismen PlurryMaxx Zerkleinerung an der richtigen Position UDR-AF Ablauf Reflow Reflow Anaerobe Vorzerkleinerung mit Biomasseückhaltung Zulauf CircumMaxx CircumFerrentiale Rührtechnik gegen Sink- und Schwimmschichten 11.04.2013 26 26
UDR-System mit Silomais und Zuckerrüben Güllelager 400 Endlager 5000 Reflow 2000 Downflow 65 Upflow 50 600 kw 250 kw 11.04.2013 27 27